大型液压正铲挖掘机工作装置的优化设计

论文摘要

大型液压正铲挖掘机在露天煤矿采掘、水利建设等工程中越来越得到广泛的应用,而工作装置是液压正铲挖掘机的重要工作部件,其结构的合理性直接影响到挖掘机的工作性能,对其进行研究是非常必要的,也是整机开发的基础。从液压正铲挖掘机工作装置的组成及工作特点出发,分析工程中常见的4种液压正铲工作装置的结构方案,确定挖掘装载装置为设计方案,建立该工作装置的挖掘工作位置模型,采用经验公式法、回归方程法和原理设计法,确定有关初始参数值,其中包括动臂、斗杆、铲斗机构的相关几何和力能参数。绘制挖掘轨迹包络图,斗齿尖点的密度即斗齿尖理论上所能达到位置的概率情况,在主要挖掘区点的密度较大,而在边界点的密度小；通过水平推压工况分析,求得动臂在整个水平推压过程中动臂相对于转台转角的变化范围及水平推压力的变化范围,基本符合水平推压过程中外载荷的变化情况。基于典型的挖掘与提升过程运用遗传算法对工作装置的参数进行优化。优化后动臂、斗杆及铲斗机构传动角增大,油缸行程缩短,动臂油缸的提升力更加符合将满载的铲斗由任何可能的挖掘位置上提升到卸载点处所需力的变化情况,斗杆油缸的挖掘力及铲斗油缸的挖掘力较优化前更加符合物料的挖掘阻力变化情况。用VB和MATLAB作为开发工具,Access作为后台数据库,开发大型液压正铲挖掘机工作装置设计软件,缩短研究和开发周期,降低产品成本,提高了设计质量。该软件系统具有继承性、安全性、界面友好等特点,初步形成自主的设计体系,对大型液压正铲挖掘机工作装置设计具有普遍指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 液压挖掘机的研究现状及发展动态
• 1.2.1 国外的研究现状及发展动态
• 1.2.2 国内的研究现状及发展动态
• 1.3 本文研究的主要内容及技术路线
• 第2章 液压正铲挖掘机工作装置设计
• 2.1 液压正铲挖掘机的基本组成和工作原理
• 2.2 工作装置结构方案的确定
• 2.3 工作装置的位置模型建立
• 2.3.1 动臂与平台铰点位置A的确定
• 2.3.2 动臂及斗杆长度的确定
• 2.3.3 机构转角范围确定
• 2.4 工作装置油缸铰点及行程确定
• 2.4.1 动臂油缸的铰点及行程确定
• 2.4.2 斗杆油缸的铰点及行程确定
• 2.4.3 铲斗油缸的铰点及行程确定
• 2.5 工作装置力学模型的建立
• 2.5.1 挖掘阻力计算
• 2.5.2 确定油缸参数
• 第3章 液压正铲工作装置的优化设计
• 3.1 建立目标函数
• 3.2 确定设计变量
• 3.3 确定约束条件
• 3.4 优化设计方法的选择
• 3.4.1 优化设计方法分类
• 3.4.2 优化设计方法的选择
• 第4章 液压正铲工作装置设计软件开发
• 4.1 需求分析
• 4.1.1 功能需求
• 4.1.2 性能需求
• 4.2 软件开发平台
• 4.3 软件系统设计
• 4.3.1 总体设计
• 4.3.2 详细设计
• 第5章 应用实例
• 5.1 动臂及斗杆长度确定
• 5.2 机构转角范围确定
• 5.3 油缸铰点及行程确定
• 5.3.1 动臂油缸铰点及行程确定
• 5.3.2 斗杆油缸铰点及行程确定
• 5.3.3 铲斗油缸铰点及行程确定
• 5.4 油缸参数确定
• 5.4.1 挖掘阻力计算
• 5.4.2 油缸参数计算
• 5.5 绘制包络图
• 5.6 水平推压工况分析
• 5.7 优化设计
• 5.7.1 参数比较
• 5.7.2 性能分析比较
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢